hóa sinh đại cương enzyme

Enzyme là chất xúc tác sinh học có bản chất protein làm nhiệm vụ xúc tác cho các phản ứng hóa sinh xảy ra trong cơ thể sinh vật.Enzyme tồn tại trong tất cả các tế bào sống của động vật, thực vật, vi sinh vật. Các phản ứng do enzyme xúc tác có thể xảy ra ở ngay trong cơ thể sống hoặc ở ngoài cơ thể.

     HÓA SINH ĐẠI CƯƠNG   CHƯƠ NG: 3 ENZYME VÀ VITAMIN ENZYME  Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Tuấn Khôi Nhóm: 1 1. Tráng Văn Trường 2. Thào Seo Lử 3. Sùng Mí Phứ 4. Nguyễn Thị Lan Anh Bắc Giang: 3/2/2016 1. Bản chất hóa học của enzyme 2. Tính đặc hiệu của enzyme 3. Các yếu tố ảnh hưởng tới hoặt tính      xúc tác của enzyme 4. Cơ chế tác dụng của enzyme 5. Cách goi tên và phân loại enzyme Định nhĩa   Enzyme là chất xúc tác sinh học có  bản chất protein làm nhiệm vụ xúc  tác cho các phản ứng hóa sinh xảy ra  trong cơ thể sinh vật   Enzyme tồn tại trong tất cả các tế  bào sống của động vật, thực vật, vi  sinh vật. Các phản ứng do enzyme xúc  tác có thể xảy ra ở ngay trong cơ thể  sống hoặc ở ngoài cơ thể 1. bản chất hóa học của enzyme Enzyme là những chất xúc tác có bản chất của protein Trong sự phát triển của hóa sinh học, bước nhảy vọt  đã đạt được khi người ta thực hiện thành công việc tách  rút các chất xúc tác sinh học ra khỏi tế bào và nghiên  cứu tính chất của chúng , lúc đó người ta nhận biết rằng  enzyme có bản chất protein.  Năm 1926,sumner là người đầu tiên thu được urease  ở dạng kết tinh. Cho đến nay đã có khoảng hơn 150  enzyme được rút ra ở dạng tinh khiết. Trong số các  enzyme đó, một số đã đươc biết trọn vẹn  về cấu  trúc bậc 1 như ribonuclease, trypsin,   chymotrypsin, Ngày nay người ta xác định rằng,  các enzyme chính là nhóm protein  quan trọng Chúng được hình thành như các  protein đơn giản (enzyme một  thành phần) hoặc như các protein  phức tạp (enzyme 2 thành phần) Trong số các enzyme thì đa số  là enzyme hai thành phần 2. Tính đặc hiệu của enzyme Khả năng xúc tác và tính đặc hiệu cao là  một trong những đặc tính cơ Bản và quan  trọng nhất của enzyme  Tính đặc hiệu của enzyme thể hiện ở chỗ: Enzyme chỉ xúc tác cho một trong vô số  những chuyên hóa có thể có được đối với các chất Có hai đặc hiệu cơ bản đó là đặc hiệu phản  ứng và đặc hiệu cơ chất Tính đặc hiệu cơ chất:  emzyme có thể lựa chọn chất tham gia  phản ứng Không phải mọi cơ chất có khả năng phản  ứng đều được enzyme ‘’ tiếp nhận’’ như  nhau. Mỗi enzyme chỉ chuyên xúc tác  cho  một hoặc một vài cơ chất Nhất định và mức độ đặc hiệu của  nó tùy thuộc vào từng loại enzyme.    Có 3 mức độ đặc hiệu chủ yếu * Đặc hiệu tương đối * Đặc hiệu nhóm * Đặc hiệu tuyệt đối * Đặc hiệu tương đối: Enzyme chỉ có thể tác dụng lên một kiểu liên kết hóa học  nhất định mà không phụ thuộc vào các nhóm hóa  học nằm ở hai bên liên kết Vd:  các esterase có thể tác dụng lên hàng loạt  các ester của phosphoric acid * Đặc hiệu nhóm: Biểu hiện là enzyme chỉ có thể tác dụng lên một kiểu liên  kết hóa học nhất định và một trong hai nhóm nằm ở hai  bên liên kết cũng phải có cấu tạo nhất định * Đặc hiệu tuyệt đối: Enzyme chỉ tác dụng lên một kiểu liên kết nhất định và  các nhóm hóa học ở hai bên  liên kết cũng phải xác định 3. Các yếu tố ảnh hưởng tới hoặt tính  xúc tác của enzyme * Nhiệt độ * Ảnh hưởng của ph * ảnh hưởng của chất hoặt hóa và  chất kìm hãm enzyme  * Nồng độ cơ chất và nồng độ enzyme * Các yếu tố khác * Ảnh hưởng bơi nhiệt độ: Trong phạm vi vật lí học, tốc độ của phản ứng  tăng  lên cùng với sự tăng của Nhiệt độ.  Nhưng khi vượt quá phạm vi nào đó, các phản ứng được  enzyme xúc tác bị ảnh hưởng do sự biến tính của phân tử  protein­enzyme  Kết quả này phụ thuộc vào nhiệt độ tối thích của  enzyme,  là nhiệt độ mà tại đó tốc độ phản ứng Enzyme đặt cực   M đạỗi.i enzyme có nhiệt độ tối thích khác nhau. Sự khác  nhau này tùy thuộc vào nguồn gốc của các enzyme, tùy  theo từng điều kiện hoặc từng sự khác nhau về tính  nhạy cảm với nhiệt độ của phân tử protein­enzyme Đa số các enzyme mất hoặt tính xúc tác ở nhiệt độ  cao (800C), trừ Papain, myokinase có thể tồn tại ở 100oC * Ảnh hưởng của ph Mỗi enzyme đều có trị số ph tối thích nào đó  đối  với hoặt tính của chúng. Ở ngoài phạm vi của trị  số này hoặt tính của enzyme đều bị giảm thấp.  Trị số ph tối thích của một số enzyme như sau: enzyme Pepsine Amylase (mạch nha) Amylase (nước bọt) Trypsine Arginase  Ph tối thích 1,5 – 2,5 4,6 – 5,0 6,8 – 7,2 7,8 – 9,5 9,8 Những nguyên nhân sau có thể dẫn đến sự phụ thuộc vào ph của enzyme: Nếu trong số các nhóm bên tham gia trực tiếp trong sự  hoặt động của enzyme chứa nhóm có khả năng phân ly Ph đã ảnh hưởng tới các nhóm phân ly khác của protein­ enzyme vốn có tác dụng trong việc duy trì cấu hình có  hoặt tính của enzyme’ Sự thay đổi ph của môi trường có thể ảnh hưởng tới các  nhóm phân ly của cơ chất hay của coenzyme vốn được kết  hợp với enzyme * ảnh hưởng của chất hoặt hóa và  chất kìm hãm enzyme  Những chất nào có khả năng làm tăng hoặt tính  xúc tác của enzym thì được gọi là chất hoặt hóa  enzyme. Các chất đó thường là các ion kim loại  như: K, Na+, Mg+2, Ca+2, Co2, Zn+2, Mn2, vd:  Mg2 làm tăng hoặt tính phóphatase Ca+2 làm tăng hoặt tính lypase.  Sự hoặt động của các enzyme đều có thể bị kìm  hãm  bởi các tác động gây biến tính protein .  Người ta phân biệt các hình thức kìm hãm  enzyme và phân biệt các chất kìm hãm enzyme  như sau: a. chất kìm hãm chung:  Các chất này kìm hãm hoặt tính xúc tác  của tất cả các  enzyme  Các chất này là các muối kim loại nặng, chất tannin b. chất kìm hãm riêng: Có tác dụng kìm hãm một hay một nhóm enzyme có cấu  tạo gần giống nhau  Vd: Các chất chứa nhóm –CN kìm hãm enzyme hô hấp * Ảnh hưởng Nồng độ cơ chất và nồng độ  enzyme Khi môi trường có đầy đủ cơ chất thì tốc độ  phản ứng tỉ  lệ thuận với lượng enzyme.Khi nồng độ cơ chất thấp,  không đủ để lôi kéo  tất cả lượng enzyme vào phản ứng  thì tốc độ  Phản ứng tăng tỉ lệ thuận với nồng độ cơ chất. Tốc độ  phả ứng đặt tối đa. Khi tất cả enzyme đều kết hợp vào  * Các y  chất ếu tố khác: + ánh sáng: có ảnh hưởng khác nhau đến từng loại enzyme,  các bước sóng khác nhau có ảnh hưởng khác nhau, thường  ánh sáng trắng có tác động mạnh nhất, Ánh sáng đỏ có tác  động yếu nhất Ánh sáng vùng tử ngoại cũng có thể gây nên những bất lợi  Enzyme ở trạng thái dung dịch bền hơn khi được  kết tinh ở trạng thái tinh thể, nồng độ enzyme  trong dung dịch càng thấp thì càng kém bền, tác  động của tia tử ngoại sẽ tăng lên khi nhiệt độ  cao.  + Sự chiếu điện:  Điện chiếu với cường độ cao thì tác động phá hủy  càng mạnh. Tác động sẽ mạnh hơn đối với dịch  enzyme có nồng độ thấp. Có thể do tạo thành  những gốc tự do, từ đó tấn công vào phản ứng  enzyme.  + sóng siêu âm: Tác động rất khác nhau đối với từng loại  enzyme, có enzyme bị mất hoặt tínhCó enzyme  lại không chịu ảnh hưởng 4. Cơ chế tác dụng của enzyme Khi enzymeư (E) tương tác với cơ chất (S) sẽ  làm giảm năng lượng hoặt hóa các phản ứng  hóa sinh. Muốn làm giảm năng lượng hoặt  hóa các phản ứng enzyme cần trải qua nhiều  gia đoạn trung gian và tạo thành phức chất  nhất định giữa E và S Pt tổng quát: E+S ­> E­S­>P+E ­ Giai đoạn 1: E kết hợp với S để ttạo thành E­ S, giai đoạn này xảy ra rất nhanh, nhờ các liên  kết không bền như liên kết hydro, tương tác  tĩnh điện Mỗi loại liên kết đòi hỏi những điều  kiện khác nhau vả chịu ảnh hưởng khác nhau  khi có nước ­ Giai đoạn 2: sau khi tạo phúc, cơ chất có  những biến đổi nhất định về mật độ điện  tử, cấu hình làm có chất trở nên hoạt  động hơn, phản ứng dễ dàng để tạo  thành sản phẩm P 5. Cách gọi tên và phân loại enzyme Như ta đã biết, mỗi enzyme xúc tác cho mỗi  kiểu phản ứng hóa học duy nhất, mạt khác  mọt kiểu phản ứng hóa sinh nhất định có thể  được xúc tác bằng các enyme khác nhau. dựa  váo tính đạc hiệu phân úng cu enzyme người ta  chia enzyme ra làm 6 lớp: Oxydoreductase trasferase  Hydrolase  Lyase  5. Isomerase  6. syntetase (Ligase) 1. Oxydoreductase: Các enzyme xúc tác cho phản  ứng oxy hóa ­ khử 2. Transferase:Các enzyme xúc tác cho phản ứng  chuyển vị 3. Hydrolase: Các enzyme xúc tác cho phản ứng  thủy phân 4. Lyase:Các enzyme xúc tác cho phản ứng phân  cắt không cần nước, loại nước tạo thành nối đôi  hoặc kết hợp phân tử nước vào nối đôi 5. Isomerase:Các enzyme xúc tác cho phản  ứng đồng phân hóa 6. Ligase:Các enzyme xúc tác cho phản ứng tổng  hợp có sử dụng liên kết giàu năng lượng ATP. v.v Mỗi lớp chia thành nhiều tổ (dưới lớp),  mỗi tổ chia thành nhiều nhóm (siêu lớp).  Tên enzyme thướng được gọi : Tên cơ  chất đặc hiệu ­ loại phản ứng xúc tác  cộng thêm vị ngữ ase Đứng trước tên enzyme thường có 4 con  số : số thứ nhất chỉ lớp, số thứ hai chỉ tổ ,  số thứ ba chỉ nhóm, số thứ tự chỉ hạng  enzyme trong nhóm [...]... những gốc tự do, từ đó tấn công vào phản ứng  enzyme.   + sóng siêu âm: Tác động rất khác nhau đối với từng loại  enzyme,  có enzyme bị mất hoặt tínhCó enzyme lại không chịu ảnh hưởng 4. Cơ chế tác dụng của enzyme Khi enzyme  (E) tương tác với cơ chất (S) sẽ  làm giảm năng lượng hoặt hóa các phản ứng  hóa sinh.  Muốn làm giảm năng lượng hoặt  hóa các phản ứng enzyme cần trải qua nhiều  gia đoạn trung gian và tạo thành phức chất ... 5. Cách gọi tên và phân loại enzyme Như ta đã biết, mỗi enzyme xúc tác cho mỗi  kiểu phản ứng hóa học duy nhất, mạt khác  mọt kiểu phản ứng hóa sinh nhất định có thể  được xúc tác bằng các enyme khác nhau. dựa  váo tính đạc hiệu phân úng cu enzyme người ta  chia enzyme ra làm 6 lớp: 1 Oxydoreductase 2 trasferase  3 Hydrolase  4 Lyase  5. Isomerase  6. syntetase (Ligase) 1. Oxydoreductase: Các enzyme xúc tác cho phản  ứng oxy hóa ­ khử... Nhưng khi vượt quá phạm vi nào đó, các phản ứng được  enzyme xúc tác bị ảnh hưởng do sự biến tính của phân tử  protein enzyme  Kết quả này phụ thuộc vào nhiệt độ tối thích của  enzyme,   là nhiệt độ mà tại đó tốc độ phản ứng Enzyme đặt cực   M đạỗi.i enzyme có nhiệt độ tối thích khác nhau. Sự khác  nhau này tùy thuộc vào nguồn gốc của các enzyme,  tùy  theo từng điều kiện hoặc từng sự khác nhau về tính  nhạy cảm với nhiệt độ của phân tử protein enzyme. .. vào ph của enzyme: Nếu trong số các nhóm bên tham gia trực tiếp trong sự  hoặt động của enzyme chứa nhóm có khả năng phân ly Ph đã ảnh hưởng tới các nhóm phân ly khác của protein­ enzyme vốn có tác dụng trong việc duy trì cấu hình có  hoặt tính của enzyme Sự thay đổi ph của môi trường có thể ảnh hưởng tới các  nhóm phân ly của cơ chất hay của coenzyme vốn được kết  hợp với enzyme * ảnh hưởng của chất hoặt hóa và ... Người ta phân biệt các hình thức kìm hãm  enzyme và phân biệt các chất kìm hãm enzyme như sau: a. chất kìm hãm chung:  Các chất này kìm hãm hoặt tính xúc tác  của tất cả các  enzyme  Các chất này là các muối kim loại nặng, chất tannin b. chất kìm hãm riêng: Có tác dụng kìm hãm một hay một nhóm enzyme có cấu  tạo gần giống nhau  Vd: Các chất chứa nhóm –CN kìm hãm enzyme hô hấp * Ảnh hưởng Nồng độ cơ chất và nồng độ  enzyme Khi môi trường có đầy đủ cơ chất thì tốc độ  phản ứng tỉ ... 1. Oxydoreductase: Các enzyme xúc tác cho phản  ứng oxy hóa ­ khử 2. Transferase:Các enzyme xúc tác cho phản ứng  chuyển vị 3. Hydrolase: Các enzyme xúc tác cho phản ứng  thủy phân 4. Lyase:Các enzyme xúc tác cho phản ứng phân  cắt không cần nước, loại nước tạo thành nối đôi  hoặc kết hợp phân tử nước vào nối đôi 5. Isomerase:Các enzyme xúc tác cho phản  ứng đồng phân hóa 6. Ligase:Các enzyme xúc tác cho phản ứng tổng  hợp có sử dụng liên kết giàu năng lượng ATP. v.v... nhạy cảm với nhiệt độ của phân tử protein enzyme Đa số các enzyme mất hoặt tính xúc tác ở nhiệt độ  cao (800C), trừ Papain, myokinase có thể tồn tại ở 100oC * Ảnh hưởng của ph Mỗi enzyme đều có trị số ph tối thích nào đó  đối  với hoặt tính của chúng. Ở ngoài phạm vi của trị  số này hoặt tính của enzyme đều bị giảm thấp.  Trị số ph tối thích của một số enzyme như sau: enzyme Pepsine Amylase (mạch nha) Amylase (nước bọt)... Khi môi trường có đầy đủ cơ chất thì tốc độ  phản ứng tỉ  lệ thuận với lượng enzyme. Khi nồng độ cơ chất thấp,  không đủ để lôi kéo  tất cả lượng enzyme vào phản ứng  thì tốc độ  Phản ứng tăng tỉ lệ thuận với nồng độ cơ chất. Tốc độ  phả ứng đặt tối đa. Khi tất cả enzyme đều kết hợp vào  * Các y cơ  chất ếu tố khác: + ánh sáng: có ảnh hưởng khác nhau đến từng loại enzyme,   các bước sóng khác nhau có ảnh hưởng khác nhau, thường ... hợp với enzyme * ảnh hưởng của chất hoặt hóa và  chất kìm hãm enzyme Những chất nào có khả năng làm tăng hoặt tính  xúc tác của enzym thì được gọi là chất hoặt hóa enzyme.  Các chất đó thường là các ion kim loại  như: K, Na+, Mg+2, Ca+2, Co2, Zn+2, Mn2, vd:  Mg2 làm tăng hoặt tính phóphatase Ca+2 làm tăng hoặt tính lypase.  Sự hoặt động của các enzyme đều có thể bị kìm  hãm  bởi các tác động gây biến tính protein . ... Ánh sáng vùng tử ngoại cũng có thể gây nên những bất lợi  Enzyme ở trạng thái dung dịch bền hơn khi được  kết tinh ở trạng thái tinh thể, nồng độ enzyme trong dung dịch càng thấp thì càng kém bền, tác  động của tia tử ngoại sẽ tăng lên khi nhiệt độ  cao.  + Sự chiếu điện:  Điện chiếu với cường độ cao thì tác động phá hủy  càng mạnh. Tác động sẽ mạnh hơn đối với dịch  enzyme có nồng độ thấp. Có thể do tạo thành